C語(yǔ)言編程要點(diǎn)字符串操作

1、C語(yǔ)言編程要點(diǎn)第10章位(bit)和字節(jié)(byte)第10章位(bit)和字節(jié)(byte)位指的是二進(jìn)制系統(tǒng)中的一位，它是最小的信息單位。位的用處可以從兩方面去分析：第一，計(jì)算機(jī)對(duì)位的值可以有任意多種解釋?zhuān)绫硎?quot;yes'或"no"，或者表示磁盤(pán)是否已插入驅(qū)動(dòng)器，或者表示某個(gè)鼠標(biāo)鍵是否被按下；第二，將若干位的值連接起來(lái)后，就可以表示更復(fù)雜的數(shù)據(jù)，而且每增加一位，可以表示的可能的值的數(shù)目就會(huì)增加一倍。換句話說(shuō)，一位可以表示兩種可能的值，即“O和“1;”兩位可以表示2M或4種可能的值，即“00：“01,”“1麗“11;”類(lèi)似地，三位可以表示2X2應(yīng)或8種可能

2、的值。對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，位的這種特性既是最有力的支持因?yàn)楹軓?fù)雜的數(shù)據(jù)(例如本書(shū)內(nèi)容)可以被分解為位的表示后存儲(chǔ)起來(lái)，又是最大的限制因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)生活中許多事物的值是不精確的，這樣的值無(wú)法用數(shù)目有限的若干位來(lái)表示。程序員始終必須清楚每一項(xiàng)數(shù)據(jù)需要用多少位來(lái)表示。因?yàn)槲蛔鳛閱挝惶?，所以為了方便起?jiàn)，大多數(shù)計(jì)算機(jī)所處理的信息單位是被稱為字節(jié)的位塊。字節(jié)是大多數(shù)計(jì)算機(jī)中最小的可尋址的信息單位，這意味著計(jì)算機(jī)給每一個(gè)字節(jié)的信息都賦予一個(gè)地址，并且一次只能存取一個(gè)字節(jié)的信息。一個(gè)字節(jié)中的位的數(shù)目可以是任意的，并且在不同的計(jì)算機(jī)中可以不同。最常見(jiàn)的情況是每個(gè)字節(jié)中有8位，即可以存放256個(gè)不同的值。8位這樣的長(zhǎng)度

3、非常適合于存放表示ASCII(theAmericanStandardCodeforInformationInterchange)字符的數(shù)據(jù)。下述程序可以顯示空格符以后的ASCII字符和PC機(jī)的圖形字符集：#include<stdio.h>voidmain(void);voidmain()/"DisplayASCIIcharset"/unsignedcharspace=''/*StartwithSPACEchar=8bitsonly*/intctr=0;printf("ASCIICharactersn")?printf(&quo

4、t;=n");for(ctr=O;ctr+space<256;ctr+)printf("%c",ctr+space);printf("n");請(qǐng)注意，變量ctr必須是int類(lèi)型，而不能是char類(lèi)型，因?yàn)閏har類(lèi)型只含8位，只能存放從0至255之間的值(signedchar類(lèi)型只能存放從-128至127之間的值)。如果ctr是char類(lèi)型，它就永遠(yuǎn)不會(huì)存放256或比256更大的值，程序也就永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。此外，如果你在非PC機(jī)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行上述程序，那么程序所打印的非ASCII字符可能會(huì)導(dǎo)致亂屏。因?yàn)橛?jì)算機(jī)是以字節(jié)塊的方式工作的，所以大多

5、數(shù)程序也以這種方式工作，有時(shí)，考慮到要存放的數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)目，或者移動(dòng)每一位的信息所需的時(shí)間，節(jié)省內(nèi)存空間就顯得很有必要。這時(shí)，我們通常會(huì)用少于一個(gè)字節(jié)的空間來(lái)存放那些只有少數(shù)可能值的數(shù)據(jù)，這也就是本章要討論的主要內(nèi)容10.1. 用什么方法存儲(chǔ)標(biāo)志(flag)效率最高？標(biāo)志的作用是對(duì)程序執(zhí)行過(guò)程中的兩種或更多種選擇作出決定。例如，在執(zhí)行MS-DOS的dir命令時(shí)，可以用“w”標(biāo)志使該命令在屏幕上顯示若干列文件名而不是每行只顯示一個(gè)文件名。在35中你可以看到另外一個(gè)例子，該例通過(guò)一個(gè)標(biāo)志從兩種可能類(lèi)型中選擇一種在一個(gè)聯(lián)合中使用。因?yàn)橐粋€(gè)標(biāo)志一般只有少數(shù)幾個(gè)（通常是兩個(gè)）值，所以，為了節(jié)省內(nèi)存空間，通

6、常不會(huì)將一個(gè)標(biāo)志存放在一個(gè)屬于它自己的int或char類(lèi)型中。存儲(chǔ)標(biāo)志值的效率是存儲(chǔ)空間和存取速度之間的一種折衷。存儲(chǔ)空間利用效率最高的存儲(chǔ)方法是用數(shù)目足夠的位來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)志值的所有可能值，但大多數(shù)計(jì)算機(jī)不能直接尋址內(nèi)存中單獨(dú)的一位，因此標(biāo)志值要從存放它的字節(jié)中提取。存取速度最快的存儲(chǔ)方法是將每個(gè)標(biāo)志值都存放到一個(gè)屬于它自己的整型變量中，但是，當(dāng)一個(gè)標(biāo)志只需要一位存儲(chǔ)空間而變量的長(zhǎng)度為32位時(shí)，那么其余的31位就全部浪費(fèi)掉了，因此這種方法的存儲(chǔ)空間利用效率非常低。如果標(biāo)志的數(shù)目不多，那么使用哪種存儲(chǔ)方法是沒(méi)有關(guān)系的。如果標(biāo)志的數(shù)目很多，那么最好將它們壓縮存儲(chǔ)在一個(gè)字符數(shù)組或整型數(shù)組中。這時(shí)，需要通

7、過(guò)一種被稱為位屏蔽（bitmasking）的過(guò)程來(lái)提取這些標(biāo)志值，即屏蔽掉不需要的位，只處理所需的位。有時(shí)，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，可能會(huì)將一個(gè)標(biāo)志和另外一個(gè)值存放在一起。例如，如果一個(gè)整型的值小于整型所能表示的最大值，那么就可用它的高階位來(lái)存放標(biāo)志；如果某些數(shù)據(jù)總是2或4的倍數(shù)，那么就可用它的低階位來(lái)存放標(biāo)志。在35的例子中，就使用了一個(gè)指針的低階位來(lái)存放一個(gè)標(biāo)志，該標(biāo)志的作用是從兩種可能的類(lèi)型中選擇一種作為該指針?biāo)赶虻膶?duì)象類(lèi)型。請(qǐng)參見(jiàn)：102什么是“位屏蔽（bitmasking）”?103位域（bitfields）是可移植的嗎?104移位和乘以2這兩種方式中哪一種更好?10.2. 什么是“位屏

8、蔽（bitmasking）”?位屏蔽的含義是從包含多個(gè)位集的一個(gè)或一組字節(jié)中選出指定的一（些）位。為了檢查一個(gè)字節(jié)中的某些位，可以讓這個(gè)字節(jié)和屏蔽字（bitmask）進(jìn)行按位與操作（C的按位與運(yùn)算符為&）屏蔽字中與要檢查的位對(duì)應(yīng)的位全部為1，而其余的位（被屏蔽的位）全部為0。例如，為了檢查變量flags的最低位，你可以讓flags和最低位的屏蔽字進(jìn)行按位與操作：flags&1；為了置位所需的位，可以讓數(shù)據(jù)和屏蔽字進(jìn)行按位或操作（C的按位或運(yùn)算符為|）。例如，你可以這樣置位flags的最低位：flags=flags|1；或者這樣：flags|=1；為了清除所需的位，可以讓數(shù)據(jù)和對(duì)

9、屏蔽字按位取反所得的值進(jìn)行按位與操作。例如，你可以這樣清除flags的最低位：flags=flags&1;或者這樣：flags&=1;有時(shí)，用宏來(lái)處理標(biāo)志會(huì)更方便，例102中的程序就是通過(guò)一些宏簡(jiǎn)化了位操作。例102能使標(biāo)志處理更方便的宏/*BitMasking*/*Bitmaskingcanbeusedtoswitchacharacterbetweenlowercaseanduppercase*/( 1U ?(N) )( (N) | = (F) )( (N) &= - (F) )#defineBIT_POS(N)#defineSET_FLAG(N,F)#defineC

10、LR_FLAG(N,F)#define BIT_RANGE(N,M)#define BIT_SHIFTL(B,N)#define BIT_SHIFTR(B,N)#define SET_MFLAG(N,F,V)#define CLR_MFLAG(N,F)#define GET_MFLAG(N,F)(BIT_POS(M)+1-(N)-1<<(N)(unsigned)(B)?(N)(unsigned)(B)?(N)(CLR_FLAG(N,F),SET_FLAG(N,V)(N)&=(F)(N)&(F)#include<stdio.h>voidmain()unsi

11、gnedcharascii_char='A'/*char=8bitsonly*/inttest_nbr=10;printf("Startingcharacter=%cn",ascii_char);/"The5thbitpositiondeterminesifthecharacterisuppercaseorlowercase.5thbit=0-Uppercase5thbit=1-Lowercase*/printf("nTurn5thbiton=%cn",SET_FLAG(ascii_char,BIT_POS(5);printf(

12、"Turn5thbitoff=%cnn",CLR_FLAG(ascii_char,BIT_POS(5);printf("Lookatshiftingbitsn");printf("=n");printf("Currentvalue=%dn",test_nbr)iprintf("Shiftingonepositionleft=%dn",test_nbr=BIT_SHIFTL(test_nbr,1);printf("Shiftingtwopositionsright=%dn",B

13、IT_SHIFTR(test_nbr,2);宏BIT_POS(N)能返回一個(gè)和N指定的位對(duì)應(yīng)的屏蔽字(例如BIT_POS(O)和BIT_POS(1)分別返回最低位和倒數(shù)第二位的屏蔽字)，因此你可以用#defineA_FLAGBIT_POS(12)#defineA_FLAGBIT_P0S(13)代替#defineA_FLAG4096#defineA_FLAG8192這樣可以降低出錯(cuò)的可能性。宏SET_FLAG(N,F)能置位變量N中由值F指定的位，而宏CLR_FLAG(N,F)則剛好相反，它能清除變量N中由值F指定的位。宏TST_FLAG(N,F)可用來(lái)測(cè)試變量N中由值F指定的位，例如：if(T

14、ST_FLAG(flags,A_FLAG)/*dosomething*/;宏BIT_RANGE(N，M)能產(chǎn)生一個(gè)與由N和M指定的位之間的位對(duì)應(yīng)的屏蔽字，因此，你可以用# defineFIRST_OCTAL_DIGITBIT_RANGE(0,2)/*111"/* 111000*/# defineSECOND-OCTAL-DIGITBIT-RANGE(3,5)代替#define FIRST_OCTAL_DIGIT 7/*111*/#defineSECOND_OCTAL_DIGIT56/*111000*/這樣可以更清楚地表示所需的位。宏BIT_SHIFT(B，N)能將值B移位到適當(dāng)?shù)膮^(qū)域

15、(從由N指定的位開(kāi)始)。例如，如果你用標(biāo)志C表示5種可能的顏色，你可以這樣來(lái)定義這些顏色：#defineC_FLAGBIT-RANGE(8,10)/*11100000000*/*hereareallthevaluestheCflagcantakeon*/# defineC_BLACKBIT-SHIFTL(0,8)/*ooooooooooo*/# defineC-REDBIT_SHIFTL(1,8)/*00100000000*/# defineC-GREENBIT_SHIFTL(2,8)/*01000000000*/# defineC-BLUEBIT-SHIFTL(3,8)/*011000000

16、00*/# defineC_WHITEBIT-SHIFTL(4,8)/*10000000000*/# defineC-ZEROC-BLACK# defineC-LARGESTC-WHITE/*Atrulyparanoidprogrammermightdothis*/#ifC_LARGEST>C_FLAGCauseanerrormessage.TheflagC_FLAGisnotbigenoughtoholdallitspossiblevalues.#endif/*C_LARGEST>C_FLAG*/宏SET_MFLAG(N,F,V)先清除變量N中由值F指定的位，然后置位變量N中由值

17、V指定的位。宏CLR_MFLAG(N,F)的作用和CLR_FLAG(N,F)是相同的，只不過(guò)換了名稱，從而使處理多位標(biāo)志的宏名字風(fēng)格保持一致。宏GET_MFLAG(N，F(xiàn))能提取變量N中標(biāo)志F的值，因此可用來(lái)測(cè)試該值，例如：if(GET_MFLAG(flags,C_FLAG)=C_BLUE)/*dosomething*/;注意：宏BIT_RANGE()和SET_MFLAG()對(duì)參數(shù)N都引用了兩次，因此語(yǔ)句SET_MFLAG(*x+，C_FLAG，C_RED)；的行為是沒(méi)有定義的，并且很可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。請(qǐng)參見(jiàn)：10.1用什么方法存儲(chǔ)標(biāo)志(flag)效率最高？103位域(bitfields

18、)是可移植的嗎?10.3. 位域(bitfields)是可移植的嗎？位域是不可移植的。因?yàn)槲挥虿荒芸缭綑C(jī)器字，而且不同計(jì)算機(jī)中的機(jī)器字長(zhǎng)也不同，所以一個(gè)使用了位域的程序在另一種計(jì)算機(jī)上很可能無(wú)法編譯。假設(shè)你的程序能在另一種計(jì)算機(jī)上編譯，將位分配給位域時(shí)所遵循的順序仍然是沒(méi)有定義的。因此，不同的編譯程序，甚至同一編譯程序的不同版本所產(chǎn)生的代碼，很可能無(wú)法在由原來(lái)的編譯程序所生成的數(shù)據(jù)上工作。通常應(yīng)該避免使用位域，除非計(jì)算機(jī)能直接尋址內(nèi)存中的位并且編譯程序產(chǎn)生的代碼能利用這種功能，并且由此而提高的速度對(duì)程序的性能是至關(guān)重要的。請(qǐng)參見(jiàn)：10 .1用什么方法存儲(chǔ)標(biāo)志(flag)效率最高？11 2什么是

19、“位屏蔽(bitmasking)”?10.4. 移位和乘以2這兩種方式中哪一種更好？不管你采用哪種方式，任何合格的優(yōu)化編譯程序都會(huì)產(chǎn)生相同的代碼，因此你可以采用使程序的上下文更易讀的那種方式。你可以用DOSWindows上的CODEVIEW或UNIX機(jī)上的反匯編程序(通常被稱為"dis”)這樣的工具來(lái)查看下述程序的匯編代碼：例104乘以2和左移一位經(jīng)常是相同的voidmain()unsignedinttest_nbr=300;test_nbr*=2;test_nbr=300;test_nbr<<=1;請(qǐng)參見(jiàn)：10. 1用什么方法存儲(chǔ)標(biāo)志(flag)效率最高？10.5. 什

20、么是高位字節(jié)和低位字節(jié)?通常我們從最高有效位(mostsignificantdigit)開(kāi)始自左向右書(shū)寫(xiě)一個(gè)數(shù)字。在理解有效位這個(gè)概念時(shí)，可以想象一下你的支票數(shù)額的第一位增加1和最后一位增加1之間的巨大區(qū)別，前者肯定會(huì)讓你喜出望外。計(jì)算機(jī)內(nèi)存中一個(gè)字節(jié)的位相當(dāng)于二進(jìn)制數(shù)的位，這意味著最低有效位表示1，倒數(shù)第二個(gè)有效位表示2X1或2,倒數(shù)第三個(gè)有效位表示2X2X1或4,依此類(lèi)推。如果用內(nèi)存中的兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)16位的數(shù)，那么其中的一個(gè)字節(jié)將存放最低的8位有效位，而另一個(gè)字節(jié)將存放最高的8位有效位，見(jiàn)圖105。存放最低的8位有效位的字節(jié)被稱為最低有效位字節(jié)或低位字節(jié)，而存放最高的8位有效位的字節(jié)被稱為最高有效位字節(jié)或高位字節(jié)。高位字節(jié)低位字節(jié)1514131211109.8.7.6.5.4.3.2.1.0.圖10.5雙字節(jié)整數(shù)中的位請(qǐng)參見(jiàn)：10. 616位和32位的數(shù)是怎樣存儲(chǔ)的10.6. 16位和32位的數(shù)是怎樣存儲(chǔ)的？一個(gè)16位的數(shù)占兩個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，即高位字節(jié)和低位字節(jié)(見(jiàn)105中的介紹